Prinsip Komunikasi Satelit
SEBUAH satellite adalah benda yang bergerak mengelilingi benda lain dalam jalur yang dapat diprediksi secara matematis yang disebut Orbit. Satelit komunikasi tidak lain adalah stasiun pengulang gelombang mikro di ruang angkasa yang berguna dalam telekomunikasi, radio, dan televisi bersama dengan aplikasi internet.
SEBUAH repeateradalah sirkuit yang meningkatkan kekuatan sinyal yang diterimanya dan mengirimkannya kembali. Tapi di sini repeater ini berfungsi sebagai filetransponder, yang mengubah pita frekuensi sinyal yang ditransmisikan, dari yang diterima.
Frekuensi pengiriman sinyal ke ruang angkasa disebut Uplink frequency, sedangkan frekuensi pengirimannya oleh transponder adalah Downlink frequency.
Gambar berikut mengilustrasikan konsep ini dengan jelas.
Sekarang, mari kita lihat keuntungan, kerugian, dan penerapan komunikasi satelit.
Komunikasi Satelit - Keuntungan
Ada banyak Keuntungan dari komunikasi satelit seperti -
Flexibility
Kemudahan dalam memasang sirkuit baru
Jarak mudah dijangkau dan biaya tidak menjadi masalah
Kemungkinan penyiaran
Setiap sudut bumi ditutupi
Pengguna dapat mengontrol jaringan
Komunikasi Satelit - Kekurangan
Komunikasi satelit memiliki kekurangan sebagai berikut -
Biaya awal seperti biaya segmen dan peluncuran terlalu tinggi.
Kemacetan frekuensi
Interferensi dan propagasi
Komunikasi Satelit - Aplikasi
Komunikasi satelit menemukan penerapannya di bidang-bidang berikut -
Dalam penyiaran Radio.
Dalam siaran TV seperti DTH.
Dalam aplikasi Internet seperti menyediakan koneksi Internet untuk transfer data, aplikasi GPS, surfing Internet, dll.
Untuk komunikasi suara.
Untuk bidang penelitian dan pengembangan, di banyak bidang.
Dalam aplikasi dan navigasi militer.
Orientasi satelit pada orbitnya bergantung pada tiga hukum yang disebut hukum Kepler.
Hukum Kepler
Johannes Kepler (1571-1630) sang ilmuwan astronomi, memberikan 3 hukum revolusioner, mengenai gerak satelit. Jalur yang diikuti oleh satelit di sekitar primernya (bumi) adalahellipse. Ellipse memiliki dua fokus -F1 dan F2, bumi menjadi salah satunya.
Jika jarak dari pusat benda ke titik pada jalur elipsnya diperhitungkan, maka titik terjauh sebuah elips dari pusat disebut sebagai apogee dan titik terpendek elips dari pusat disebut sebagai perigee.
Kepler 1 st Hukum
1 Kepler st negara hukum itu, “setiap planet berputar di sekitar matahari dalam orbit elips, dengan matahari sebagai salah satu fokus nya.” Dengan demikian, satelit bergerak dalam lintasan elips dengan bumi sebagai salah satu fokusnya.
Sumbu semi mayor dari elips dilambangkan sebagai 'a'dan sumbu semi minor dilambangkan sebagai b. Oleh karena itu, eksentrisitas e dari sistem ini dapat ditulis sebagai -
$$ e = \ frac {\ sqrt {a ^ {2} -b ^ {2}}} {a} $$
Eccentricity (e) - Ini adalah parameter yang menentukan perbedaan dalam bentuk elips daripada lingkaran.
Semi-major axis (a) - Ini adalah diameter terpanjang yang ditarik bergabung dengan dua fokus di sepanjang pusat, yang menyentuh kedua apogee (titik terjauh elips dari pusat).
Semi-minor axis (b) - Ini adalah diameter terpendek yang ditarik melalui pusat yang menyentuh kedua perigee (titik terpendek elips dari pusat).
Ini dijelaskan dengan baik pada gambar berikut.
Untuk lintasan elips, eksentrisitas selalu diinginkan berada di antara 0 dan 1, yaitu 0 <e <1 karena jika e menjadi nol, jalur tidak lagi berbentuk elips melainkan akan diubah menjadi jalur melingkar.
2 Kepler nd Hukum
Kepler 2 nd negara hukum itu, “Untuk interval waktu yang sama, daerah yang dicakup oleh satelit sama sehubungan dengan pusat bumi.”
Hal tersebut dapat dipahami dengan memperhatikan gambar berikut.
Misalkan satelit menutupi p1 dan p2 jarak, dalam interval waktu yang sama, lalu area B1 dan B2 tercakup dalam kedua contoh masing-masing, adalah sama.
3 Kepler rd Hukum
3 Kepler rd negara hukum itu, “Kuadrat dari waktu periodik dari orbit sebanding dengan pangkat tiga dari jarak rata-rata antara dua tubuh.”
Ini dapat ditulis secara matematis sebagai
$$ T ^ {2} \: \ alpha \: \: a ^ {3} $$
Yang menyiratkan
$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} a ^ {3} $$
Di mana $ \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} $ adalah konstanta proporsionalitas (menurut Newtonian Mechanics)
$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {\ mu} a ^ {3} $$
Dimana μ = konstanta gravitasi geosentris bumi, yaitu Μ = 3.986005 × 10 14 m 3 / detik 2
$$ 1 = \ left (\ frac {2 \ pi} {T} \ right) ^ {2} \ frac {a ^ {3}} {\ mu} $$
$$ 1 = n ^ {2} \ frac {a ^ {3}} {\ mu} \: \: \: \ Rightarrow \: \: \: a ^ {3} = \ frac {\ mu} {n ^ {2}} $$
Dimana n = gerak rata-rata satelit dalam radian per detik
Fungsi orbit satelit dihitung dengan bantuan hukum Kepler ini.
Seiring dengan hal tersebut, ada hal penting yang harus diperhatikan. Sebuah satelit, ketika berputar mengelilingi bumi, mengalami gaya tarik dari bumi yang merupakan gaya gravitasi. Juga, ia mengalami beberapa gaya tarikan dari matahari dan bulan. Oleh karena itu, ada dua gaya yang bekerja padanya. Mereka adalah -
Centripetal force - Gaya yang cenderung menarik benda yang bergerak di jalur lintasan, menuju dirinya sendiri disebut sebagai centripetal force.
Centrifugal force - Gaya yang cenderung mendorong suatu benda bergerak dalam jalur lintasan, menjauhi posisinya disebut sebagai centrifugal force.
Jadi, satelit harus menyeimbangkan kedua gaya ini agar tetap berada di orbitnya.
Orbit Bumi
Sebuah satelit ketika diluncurkan ke luar angkasa, perlu ditempatkan di orbit tertentu untuk menyediakan cara tertentu bagi revolusinya, sehingga dapat mempertahankan aksesibilitas dan memenuhi tujuannya baik untuk ilmiah, militer, atau komersial. Orbit semacam itu yang ditugaskan ke satelit, sehubungan dengan bumi disebut sebagaiEarth Orbits. Satelit di orbit ini adalah BumiOrbit Satellites.
Jenis penting dari Orbit Bumi adalah -
Orbit Bumi Sinkron Geo
Orbit Bumi Sedang
Orbit Bumi Rendah
Satelit Orbit Bumi Geosinkron
SEBUAH Geo-Synchronous Earth Orbit (GEO)satelit adalah salah satu yang ditempatkan pada ketinggian 22.300 mil di atas bumi. Orbit ini disinkronkan dengan aside real day(yaitu, 23 jam 56 menit). Orbit ini bisahave inclination and eccentricity. Ini mungkin tidak melingkar. Orbit ini bisa dimiringkan di kutub bumi. Tapi tampak diam saat diamati dari Bumi.
Orbit geo-sinkronis yang sama, jika berbentuk lingkaran dan pada bidang ekuator disebut sebagai geo-stationary orbit. Satelit-satelit ini ditempatkan pada 35.900 km (sama seperti geosynchronous) di atas Khatulistiwa Bumi dan mereka terus berputar terhadap arah bumi (barat ke timur). Satelit ini dianggap tidak bergerak sehubungan dengan bumi dan oleh karena itu tersirat dari namanya.
Satelit Orbit Bumi Geo-Stasioner digunakan untuk prakiraan cuaca, TV satelit, radio satelit, dan jenis komunikasi global lainnya.
Gambar berikut menunjukkan perbedaan antara orbit Geo-sinkron dan Geo-stasioner. Sumbu rotasi menunjukkan pergerakan bumi.
Note- Setiap orbit geo-stasioner adalah orbit geo-sinkron. Tapi setiap orbit geo-sinkron BUKAN orbit Geo-stasioner.
Satelit Orbit Bumi Sedang
Medium Earth Orbit (MEO)jaringan satelit akan mengorbit pada jarak sekitar 8000 mil dari permukaan bumi. Sinyal yang ditransmisikan dari satelit MEO menempuh jarak yang lebih pendek. Ini diterjemahkan menjadi kekuatan sinyal yang ditingkatkan di ujung penerima. Ini menunjukkan bahwa terminal penerima yang lebih kecil dan lebih ringan dapat digunakan di ujung penerima.
Karena sinyal menempuh jarak yang lebih pendek ke dan dari satelit, penundaan transmisi berkurang. Transmission delay dapat didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan sinyal untuk melakukan perjalanan ke satelit dan kembali ke stasiun penerima.
Untuk komunikasi real-time, semakin pendek waktu tunda transmisi, semakin baik sistem komunikasinya. Sebagai contoh, jika satelit GEO membutuhkan 0,25 detik untuk perjalanan pulang pergi, maka satelit MEO membutuhkan waktu kurang dari 0,1 detik untuk menyelesaikan perjalanan yang sama. MEO beroperasi dalam rentang frekuensi 2 GHz ke atas.
Satelit Orbit Bumi Rendah
Satelit Low Earth Orbit (LEO) diklasifikasikan ke dalam tiga kategori yaitu, LEO kecil, LEO besar, dan Mega-LEO. LEO akan mengorbit pada jarak 500 hingga 1000 mil di atas permukaan bumi.
Jarak yang relatif pendek ini mengurangi penundaan transmisi menjadi hanya 0,05 detik. Ini semakin mengurangi kebutuhan akan peralatan penerima yang sensitif dan besar. Little LEO akan beroperasi dalam rentang 800 MHz (0.8 GHz). LEO besar akan beroperasi pada rentang 2 GHz atau di atasnya, dan Mega-LEO beroperasi pada rentang 20-30 GHz.
Frekuensi yang lebih tinggi terkait dengan Mega-LEOs diterjemahkan menjadi lebih banyak daya dukung informasi dan menghasilkan kemampuan skema transmisi video waktu-nyata dan penundaan rendah.
Gambar berikut menggambarkan jalur LEO, MEO, dan GEO.